Pesquisadores constroem o “menor LED”, com o objetivo de transformar câmeras de smartphones em microscópios holográficos
Menor que o comprimento de onda da luz que emite, este minúsculo silício LIDERADO pode significar um grande avanço para a microscopia e muito mais.
Uma equipe de pesquisa da Aliança para Pesquisa e Tecnologia Singapura-MIT (SMART) afirma ter construído o “menor LED do mundo” – e diz que a tecnologia poderia ser usada para transformar câmeras de smartphones em microscópios de alta resolução no futuro.
“Nossa descoberta representa uma prova de conceito que pode ter um enorme impacto para inúmeras aplicações que exigem o uso de micro-LEDs”, afirma Iksung Kang, assistente de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts na época do projeto e principal autor do artigo que detalha o trabalho. "Por exemplo, este LED poderia ser combinado em uma matriz para níveis mais elevados de iluminação necessários para aplicações de maior escala."
O menor LED (a.b.c) do mundo, com alguma inteligência de aprendizado de máquina, poderia transformar futuros smartphones em microscópios (d,e,f).
"Além disso", continua Kang, "devido ao baixo custo e escalabilidade dos processos CMOS microeletrônicos, isso pode ser feito sem aumentar a complexidade, o custo ou o fator de forma do sistema. Isso nos permite converter, com relativa facilidade, um dispositivo móvel Além disso, a eletrônica de controle e até mesmo o gerador de imagens poderiam ser integrados no mesmo chip, explorando a eletrônica disponível no processo, criando assim um micro-LED "tudo em um" que poderia ser transformador para o mundo. campo."
O LED de silício criado pela equipe é definitivamente minúsculo – menor ainda, curiosamente, do que o comprimento de onda da luz que ele emite. Apesar disso, sua intensidade de luz é equivalente a LEDs de silício muito maiores – e é poderoso o suficiente para acionar um protótipo de microscópio holográfico, que forma a base das afirmações da equipe de ser capaz de converter câmeras de smartphones em microscópios por meio da integração do LEDs em nível de silício.
Para realmente fazer o microscópio – independente ou integrado a um smartphone – funcionar, porém, é necessário algum software inteligente. Nesse caso, esse software é um algoritmo de rede neural profunda capaz de transformar medições feitas pelo que a equipe chama de “microscópio holográfico” em objetos reconstruídos. Nos testes, a combinação de hardware e software provou ser capaz de observar objetos tão pequenos quanto células e bactérias sem óptica volumosa.
Usando minúsculos LEDs e uma rede neural, a equipe criou minúsculos “microscópios holográficos”.
“Além de seu imenso potencial em holografia sem lentes, nosso novo LED tem uma ampla gama de outras aplicações possíveis”, afirma o coautor Rajeev Ram, professor de engenharia elétrica no MIT e coautor.
"Como seu comprimento de onda está dentro da janela mínima de absorção dos tecidos biológicos, juntamente com sua alta intensidade e área de emissão em nanoescala, nosso LED pode ser ideal para aplicações de bioimagem e biossensor, incluindo microscopia de campo próximo e dispositivos CMOS implantáveis. Também , é possível integrar este LED com fotodetectores no chip, e ele poderia então encontrar outras aplicações em comunicação no chip, detecção de proximidade NIR [Near Infrared] e testes de fotônica no wafer.
O artigo da equipe sobre o LED de silício foi publicado na revista Nature Communications, enquanto a rede neural profunda para microscopia holográfica é descrita em um artigo publicado na Optica – ambos em termos de acesso aberto.